闪存数据传输方法、闪存储存系统及控制器技术方案

一种闪存数据传输方法、闪存储存系统及控制器。该数据传输方法，适用于在闪存储存系统中通过单一数据总线从快取存储器中传输数据至多个闪存群组。此方法包括将储存在快取存储器中属于连续的逻辑地址的数据以逻辑区块为单位依序地排列与分组。此数据传输方法还包括以交错方式根据分组通过单一数据总线将扇区数据分别地传送至每一闪存群组中，其中属于同一个逻辑区块的数据会被传送与写入至同一个闪存群组的实体区块中。基此，可避免数据分散于多个实体区块以降低实体区块的磨损。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于闪存的数据传输方法以及使用此方法的闪存储存 系统及其控制器，特别是涉及一种用于通过单一数据总线写入数据至具有 多个闪存晶粒的闪存晶片的数据传输方法以及使用此方法的闪存储存系统 及其控制器。
技术介绍
数字相机、手机相机与MP3在这几年来的发展十分迅速，使得消费者 对储存^^某体的需求也急速增加。由于闪存(Flash Memory)具有数据非易失 性、省电、体积小与无机械结构等的特性，适合便携式应用，最适合使用 于这类便携式由电池供电的产品上。固态硬盘就是一种以NAND闪存作为 储存媒体的储存装置。一般来说，闪存储存系统的闪存晶片(chip)中的闪存晶粒(die)会划分为 多个实体单元(unit),这些单元一般可由一个实体区块或多个实体区块所组 成。这些单元会界定为数据区(dataarea)与备用区(sparearea)。归类为数据区 的实体单元中会储存由写入指令所写入的有效数据，而备用区中的单元是用以在执行写入指令时替换数据区中的实体单元。具体来说，当闪存储存 系统接受到主机系统的写入指令而欲对数据区的实体单元进行写入时，闪 存储存系统会从备用区中提取实体单元并且将在数据区中欲更新的实体单 元中的有效旧数据与欲写入的新数据写入至从备用区中提取的实体单元并 且将已写入新数据的实体单元关联为数据区，并且将原本数据区的实体单 元进行抹除并关联为备用区。为了能够让主机系统能够顺利地存取以轮替 方式储存数据的实体单元，闪存储存系统会配置逻辑单元以供主机系统进 行存取，其中逻辑单元是根据实体单元以一个或多个实体区块的大小来配 置。也就是说，闪存储存系统会建立逻辑-实体映射表，并且在此表中记录 与更新逻辑'单元与数据区的实体单元之间的映射关系来反映实体单元的轮 替，所以主机系统仅需要针对所提供逻辑单元进行存取而闪存储存系统会依据逻辑-实体映射表来对所映射的实体单元进行读取或写入数据。然而，在闪存工艺上的进步使得每一 实体区块的设计容量会越来越大 的同时，亦造成上述搬移有效旧数据的时间会相对的增加，也就是，闪存储存系统编程(program)闪存晶粒的时间会随之增加。为了加速闪存储存系 统写入速度，目前发展出将多个闪存晶粒封装为 一 个闪存晶片并且在写入 大量数据时以一交错编程(interleave program)方式在多个闪存晶粒间轮流地 写入数据。具体来说，由于用以传送数据至闪存晶粒的数据总线(data bus) 所需的时间远低于编程闪存晶粒所需的时间，因此 一般来说在每一 闪存晶 粒中会配置 一 个緩冲区(buffer)并且当闪存储存系统的控制器写入数据至闪 存晶粒时数据会先被传输至此緩冲区后再编程(即，写入)至闪存晶粒的实体 区块中，其中闪存晶粒处于写入数据至实体区块的期间亦称为此闪存晶粒 的忙碌(busy)期。因此，在多个闪存晶粒的闪存晶片的例子中，闪存储存系 统的控制器可藉由将数据分割为多个子数据、以交错方式将子数据轮流地 传输至未处于忙碌期的闪存晶粒的緩冲区以及再分别地将多个子数据写入 至多个实体区块的方式来缩短写入大量数据所需的时间。然而，在上述运作过程中会将属于连续逻辑地址(即，同一逻辑区块) 的数据分散写入至属于不同闪存晶粒的多个实体区块中，因此后续当控制 器仅更新属于其中 一 个逻辑区块的数据时，控制器仍必须同时更新与搬移 多个实体区块中的数据，因此会增加写入数据所需的时间。此外，因为在更新数据时需对多个实体区块进行抹除(erase),因此会增加实体区块的磨损 而降低闪存储存系统的寿命。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种数据传输方法，其能够提升数据写入的效 率并且能够减少实体区块的磨损。此外，本专利技术提供一种控制器，其使用上述数据传输方法来传输数据， 其能够提升数据写入的效率并且能够减少实体区块的磨损。再者，本专利技术提供一种闪存储存系统，其使用上述数据传输方法来传 输数据，其能够提升数据写入的效率并且能够减少实体区块的磨损。本专利技术提出一种数据传输方法，适用于闪存储存系统，其中此闪存储 存系统具有多个实体区块，而这些实体区块分组为多个闪存群组并且这些此数据传输方法包括提供多个逻辑扇 区与多个逻辑区块，其中逻辑扇区是映射逻辑区块，且逻辑区块是映射实体区块；将属于连续的逻辑扇区的扇区数据依序地分组成多个区块数据， 其中每一区块数据是对应其中 一个逻辑区块；以及将属于同 一个区块数据 的扇区数据传送与写入至同一个实体区块中。在本专利技术的一实施例中，上述的数据传输方法还包括以一交错方式通 过数据总线以区块数据为单位将扇区数据分别地传送至闪存群组中，其中 至少部分这些扇区数据会同步地写入至这些闪存群组。在本专利技术的一实施例中，上述的每一闪存群组是由至少一存储器晶粒 所组成，并且每一存储器晶粒的实体区块的一部分会界定为一备用区，其 中属于同 一个区块数据的扇区数据会被写入至从同 一个闪存晶粒的备用区 中所提取的实体区块中。在本专利技术的一实施例中，上述的数据传输方法还包括为每一闪存晶粒 单独地记录一逻辑-实体映射表。在本专利技术的一实施例中，上述的数据传输方法还包括为每一闪存晶粒 单独地执行一平均抹损程序。在本专利技术的一实施例中，上述的数据传输方法还包括在每一 闪存晶粒 中执行一回复制(copyback)指令以在每一 闪存晶粒的实体区块之间复制数 据。本专利技术亦提供一种闪存储存系统及其控制器，此闪存储存系统包括多 个实体区块、至少一数据总线、快取存储器、连接器以及控制器，其中实 体区块分组为多个闪存群组并且数据总线是连接至这些闪存群组。此控制 器是电连接至上述快取存储器、数据总线与连接器，并且此控制器包括微 处理器单元以及耦接至微处理器单元的闪存接口模块、緩冲存储器、主机 接口模块与存储器管理模块。特别是，此存储器管理^^莫块具有可由上述微处理器单元执行的多个机器指令以对闪存完成上述数据传输方法。在本专利技术的一实施例中，上述的闪存储存系统为随身盘、闪存卡或固 态硬盘。本专利技术因采用将快取存储器中数据依据逻辑地址以逻辑区块为单位进 行排列与分组，并且以交错方式传送至闪存晶片的多个闪存晶粒中，因此 可在闪存储存系统执行交错编程(interleave progmm)模式来写入数据时，将属于连续逻辑地址的数据集中在同一闪存晶粒的实体区块中，由此提升在为使本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并结合附图详细说明如下。附图说明图1是根据本专利技术一实施例绘示闪存储存系统的概要方块图。 图2是根据本专利技术实施例绘示闪存晶片的方块图。图3A是根据本专利技术实施例绘示闪存晶片的实体区块的概要示意图。 图3B是根据本专利技术实施例绘示闪存晶片的实体区块的运作示意图。 图4A是根据本专利技术实施例绘示从快取存储器中传输数据至闪存晶片 的范例示意图。图4B是绘示图4A所示范例的交错编程的时序图。 图5是根据本专利技术实施例绘示数据传输步骤的流程图。附图符号说明100:闪存储存系统110:控制器110a:微处理器单元110b:存储器管理模块110c:闪存接口才莫块110d:緩冲存储器110e:主机接口模块120:连接器130:快取存储器140:闪存晶片142、 144、 146、 148:闪存晶粒142-1、 144-1、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据传输方法，适用于一闪存储存系统，其中该闪存储存系统具有多个实体区块，这些实体区块分组为多个闪存群组并且这些闪存群组是与同一数据总线连接，该数据传输方法包括：　　提供多个逻辑扇区与多个逻辑区块，其中这些逻辑扇区是映射这些逻辑区块，且这些逻辑区块是映射这些实体区块；　　将属于连续的这些逻辑扇区的多个扇区数据依序地分组成多个区块数据，其中每一所述区块数据是对应其中一个所述逻辑区块；以及　　将属于同一个这些区块数据的这些扇区数据传送与写入至同一个这些实体区块中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱健华，叶志刚，陈瑞谦，沈建辉，
申请(专利权)人：群联电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]